研究目的
为X射线成像中使用的混合像素半导体探测器设计并表征读出集成电路（UFXC32k），重点提升偏移与增益匹配度、计数率性能及帧率读出能力。
研究成果
UFXC32k集成电路在X射线成像混合像素探测器中展现出偏移与增益匹配、计数率性能及帧率读出方面的显著改进。其设计实现了高均匀性与低噪声性能，适用于需要高强度X射线辐射的应用场景。
研究不足
主要限制包括测试系统的最大时钟频率（200 MHz），这限制了连续读出模式下的帧率。电源线因寄生电阻导致的电压降也会影响性能。
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[IEEE 2019年光子学前沿研讨会(WRAP) - 印度古瓦哈提(2019.12.13-2019.12.14)] 2019年光子学前沿研讨会(WRAP) - 双击穿点激光诱导空化气泡动力学研究
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[IEEE 2019年光子学前沿研讨会(WRAP) - 印度古瓦哈提(2019.12.13-2019.12.14)] 2019年光子学前沿研讨会(WRAP) - 双击穿点激光诱导空化气泡动力学研究
DOI：10.1109/WRAP47485.2019.9013922
出版年份：2019
更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要：
本文介绍了一种名为UFXC32k的读出集成电路，专为X射线成像应用中的混合像素半导体探测器设计。该芯片采用130纳米CMOS工艺制造，在9.64毫米×20.15毫米的面积内集成了约5000万个晶体管。其核心是由间距75微米的128×256方形像素矩阵构成，每个像素包含电荷灵敏放大器、整形电路、两个甄别器和两个14位纹波计数器。模拟前端电路可处理正负极性（空穴与电子）的传感器信号。UFXC32k芯片通过凸点键合与硅像素传感器连接，并经过X射线辐射全面测试。标准设置下测得等效噪声电荷为123 e?均方根（峰化时间40纳秒），单像素功耗26微瓦。得益于每个像素独立工作的微调?？?，输入端有效失调电压展宽仅为9 e?均方根，增益展宽为2%。单像素最大计数率主要取决于有效CSA反馈电阻，前端死时间可低至85纳秒。连续读出模式下，用户可通过选择每个像素的读出位数来优化帧率——例如以200MHz时钟频率读取2比特/像素时，帧率达23kHz。
作者：
P. Grybos，P. Kmon，P. Maj，R. Szczygiel
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